Co to jest piroliza? Definicja, pojęcie procesu

Co to jest piroliza? Co to znaczy dla nowoczesnego przemysłu chemicznego? Wspólnie zrozumiemy tę kwestię.

O pirolizie węglowodorów

Więc co to jest piroliza? Definicja tego procesu polega na termicznym rozkładzie związku organicznego bez obecności tlenu. Taki rozkład produktów naftowych, węgla, drewna. Po zakończeniu procesu powstaje gaz syntezowy, a także inne produkty końcowe.

Cechy procesu

Reakcja pirolizy prowadzi się w temperaturze 800 do 900 stopni. Jest to proces uważany za główną możliwość tworzenia etylenu. Ten nienasycony węglowodór jest ważnym materiałem wyjściowym do wytwarzania różnych związków organicznych: benzenu, diwinylu, propylenu.

Piroliza z drewna

Zastanawiając się nad tym, czym jest piroliza, zauważamy, że po raz pierwszy ta technologia chemiczna przeróbki ropy i gazu została opatentowana przez A. A. Letnim w 1877 roku. Czym jest piroliza z drewna? Reakcję tę prowadzi się w temperaturze około 500 stopni. Jest związany z tworzeniem tak ważnych elementów produkcji chemicznej jak kwas octowy, węgiel drzewny, żywica, aceton. Biorąc pod uwagę, że nasz kraj jest "spiżarnią" lasów, w Rosji są duże fabryki do przeprowadzania procesu pirolizy drewna.

Pyroliza śmieci

Pyroliza odpadów jest specjalnym projektem związanym z niszczeniem śmieci domowych. Złożoność pirolizy z tworzyw sztucznych, opon, różnych odpadów organicznych wynika z faktu, że oczekuje się innej technologii, która różni się znacznie od przetwarzania innych stałych materiałów.

W składzie wielu odpadów występuje siarka, chlor, fosfor, który po utlenianiu (tworzenie się tlenków) nabywa własności lotności. Produkty Pyrolysis stanowią zagrożenie dla środowiska.

W interakcji chloru z substancjami organicznymi powstałymi po zakończeniu procesu rozkładu uwalnia się silne związki toksyczne, takie jak dioksyny. Aby złapać te produkty przed emisją dymu, potrzebna jest specjalna jednostka pirolizy. Taka procedura pociąga za sobą znaczne koszty materiałowe.

Dla krajów europejskich problem recyklingu starych opon samochodowych, części gumowych, które spełniły ich żywotność, ma ogromne znaczenie ekologiczne. Z uwagi na fakt, że olej naturalny jest niezastąpionym rodzajem minerałów, w maksymalnym stopniu należy używać zasobów wtórnych.

Z gospodarstw domowych i śmieci budowlanych można otrzymać ogromną ilość różnych substancji organicznych i nieorganicznych, dlatego tak ważne jest rozwinięcie tego kierunku przemysłowego.

Polimery i opony samochodowe są doskonałym cennym surowcem. Po przetworzeniu pirolizy w niskiej temperaturze można uzyskać ciekłe frakcje nasyconych węglowodorów (olej syntetyczny), gaz palny, pozostałość węglową, a także metalowy kord. Podczas spalania ton gumowych opon uwalnia się do atmosfery około 270 kg sadzy, a także około 450 kg toksycznych substancji gazowych.

Gaz syntezowy

Jest to mieszanina wodoru i tlenku węgla (2). W ilościach przemysłowych wytwarzany jest przez konwersję pary metanu, zgazowanie węgla, utlenianie metanu, przetwarzanie odpadów organicznych. W zależności od technologii wykorzystywanej do produkcji gazu syntezowego stosunek tlenku węgla do wodoru może zmieniać się od 1: 1 do 1: 3.

Zajmuje szczególne miejsce w głównych obszarach zastosowania tego surowca. Jest to reakcja chemiczna zachodząca w obecności katalizatora. Polega ona na przekształcaniu tlenku węgla i wodoru w rozmaite ciekłe węglowodory. Ogólnie kobalt i żelazo są wybrane jako katalizatory (przyspieszacze) dla tej interakcji.

Specyficzność tego procesu w produkcji materiałów syntetycznych do stosowania w postaci smarowania syntetycznego oleju lub paliwa.

Specyfika odbioru

Jak wygląda chemia reakcji? Dowiedzmy się, co to jest. Definicja pirolizy została omówiona powyżej, teraz zastanawiam się nad cechami procesu chemicznego. Metoda Fischera-Tropscha oznacza oddziaływanie metanu z tlenem. Produkty interakcji to tlenek węgla i wodór. Reakcja powoduje węglowodory wielu alkanów i pary wodnej. Jest to wynikowe produkty węglowodorowe, po oczyszczeniu, stosowane do wytwarzania syntetycznego oleju.

Znaczenie

Podczas częściowego utleniania drewna i węgla kamiennego powstaje tlenek węgla i gazowy wodór. Znaczenie takiego procesu polega na powstawaniu wodorowych lub ciekłych węglowodorów z stałych surowców (odpadów węglowodorów lub węgla).

W pirolizie nieutleniającej odpadów stałych gaz syntezowy jest obecnie wytwarzany w przemyśle chemicznym. Część jej ilości jest również wykorzystywana w postaci paliwa samochodowego, które nie podlega dalszej obróbce przez reakcję Fischera-Tropscha. Jeśli konieczne jest użycie płynnego paliwa podobnego do parafin i smarowania, stosuje się uproszczoną technologię chemiczną.

Jeśli konieczne jest zwiększenie ilości wytwarzanego wodoru, zmieniając objętość pary wodnej, równowaga chemiczna w tym równaniu jest przesuwana. W tym przypadku po zakończeniu oddziaływania tworzą się wodór i dwutlenek węgla.

Poprawa technologii

Po odkryciu, dokonanym w 1920 r. Przez niemieckich badaczy Hansa Tropsza i Franza Fischera technologia została wielokrotnie zmodernizowana i udoskonalona. Stopniowo ilość paliwa syntetycznego wytwarzanego przez pirolizę osiągnęła w Niemczech 124 tys. Baryłek dziennie. Wskaźnik ten istniał w 1944 r.

Nowoczesność

W chwili obecnej istnieją dwie duże firmy, które wykorzystują proces Fischera-Tropscha w swojej technologii. Większość oleju napędowego w Republice Południowej Afryki jest wytwarzana przez pirolizę, a następnie utlenianie produktów formujących.

Szczególną uwagę zwrócono na tę technologię chemiczną po tym, jak naukowcy zaczęli szukać sposobów na uzyskiwanie substancji o niskiej zawartości siarki w oleju napędowym, które mogą powodować minimalne szkody w środowisku. Na przykład amerykańskie firmy obecnie stosują koks lub węgiel jako surowiec do produkcji płynnych węglowodorów o wysokiej jakości.

Pomimo tego, że proces pirolizy jest sprawdzoną technologią, która może być stosowana na dużą skalę, jest związana z dość wysokimi kosztami materiałowymi dla naprawy i eksploatacji zakładu. Dla wielu producentów jest to czynnik odstraszający, ponieważ istnieje tendencja do obniżania cen ropy naftowej na świecie.

Wnioski

Światowe zasoby węgla są na tyle duże. Mogą być stosowane w postaci źródła paliwa w związku z znacznym wyczerpaniem się oleju. Analitycy zaangażowani w przemysł naftowo-gazowy są przekonani, że poprzez pirolizę można wytwarzać wysokiej jakości węglowodory. Zwracają uwagę, że wyprodukowane paliwo ma nie tylko wyższą wydajność środowiskową niż paliwa opałowe, ale jest również akceptowalne dla konsumentów w przedziale cenowym. W przypadku kombinacji syntezy Fischer-Tropscha i biomasy gazyfikacyjnej można mówić o obiecującym sposobie wytwarzania odnawialnej wersji paliwa samochodowego.

Syntetyczne surowce, otrzymane w pirolizie węgla, konkurują tylko przy cenie ropy naftowej powyżej 40 USD za baryłkę. Aby produkować taką mieszaninę węglowodorów, potrzebna jest inwestycja w przedziale 7-9 miliardów dolarów na osiemdziesiąt tysięcy baryłek paliwa syntetycznego. Technologie związane z procesem pirolizy są uznawane przez ekologów jako jeden z najbezpieczniejszych dla środowiska. Dlatego niedawno wiele krajów rozwiniętych poświęciło wiele uwagi rozwojowi nowych sposobów uzyskiwania paliwa węglowodorowego, co umożliwiłoby im odejście od tradycyjnych surowców naftowych. Dzięki innowacjom i udoskonaleniu łańcucha technologicznego proces pirolizy stał się znacznie tańszy i bardziej przystępny dla uzyskania wysokiej jakości płynnych węglowodorów. Wykształcone produkty są wykorzystywane nie tylko jako paliwo, ale także do tworzenia różnorodnych substancji organicznych.